[发明专利]一种可用于3D打印的ABS复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于复合材料技术领域，涉及一种可用于3D打印的ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

3D(三维)成型技术是一种采用可塑材料进行逐层或逐点积分累加的产品制造方法。一百年前即已有其思想雏形出现，其中就包括利用分层方法制作三维地图模型的例子。其基本原理是根据“分层累积”方法，收集到相关对象的三维结构信息，将数据建模，并进行层状分解，按层形成各自的数据文件，即一系列的二维层面数据；然后根据不同成形工艺逆向建立加工路径；最后，通过计算机辅助制造程序(CAD)按照预定的加工程序逐层制造成三维产品实体。

ABS材料，化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，无毒、无味，外观呈象牙色半透明，或透明颗粒或粉状。ABS树脂的最大应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中。建材方面，ABS管材、ABS卫生洁具、ABS装饰板广泛应用于建材工业。此外ABS还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。

聂富强等发明了一种基于3D打印新型ABS材料的制备方法（CN103626927A），该3D打印新型ABS材料的制备方法的特征为采用连续本体法，将聚丁二烯橡胶剪碎后，加入到苯乙烯与丙烯腈混合树脂中，加入稀释剂后加热，在设定温度下加入引发剂，连续本体反应后得ABS树脂。具有投资低、后处理简单等优点。但其打印温度需要230~270℃，对3D打印机配置要求较高。

3D打印技术目前无法大规模推广和应用，主要限制于3D打印材料。与金属相比，聚合物作为3D打印耗材具有成本低、打印温度相对较低的优点，即便如此，常规3D打印技术是熔融堆积成型技术，即将聚合物熔融，再打印沉积在基板上。这就需要维持较高的打印温度，通常大于200℃，这对3D打印机提出了较高的配置要求，3D打印机的使用寿命也因此受限。如果能在较低温度下实现3D打印，则能从根本上解决这一难题。

发明内容

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种可用于3D打印的ABS复合材料及其制备方法。本发明提出的制备方法是将3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至丙酮中，室温放置，再依次加入对苯二酚、磷酸三甲酚酯及2-氰基丙烯酸甲酯，室温搅拌，然后加入ABS颗粒，继续室温搅拌得可用于3D打印的ABS复合材料。本发明制备的ABS复合材料具有以下优点：（1）利用ABS溶于丙酮的特点，将ABS与具有粘胶功能的2-氰基丙烯酸甲酯、3-氨基丙基三甲氧基硅烷等复合，配置成具有一定粘度的复合材料，在30~50℃的温度范围内进行3D打印，成型后丙酮挥发，粘胶剂快速固化，得3D打印产品。（2）本发明制备的3D打印材料是一种均相混合物，打印过程不会堵塞3D打印机喷头，适用于现有的多数3D打印机。（3）制备工艺简单，适合于大规模生产和应用。本发明实现了为常温3D打印提供耗材，对3D打印的进一步推广具有重要的理论和现实意义。

本发明提出的可用于3D打印的ABS复合材料由下列重量比的原料组成：

ABS                          40~60%，

2-氰基丙烯酸甲酯              5~30%，

磷酸三甲酚酯                  1~5%，

丙酮                         20~30%，

3-氨基丙基三甲氧基硅烷        0.2~0.5%，

对苯二酚                     0.1~0.5%。

所述的可用于3D打印的ABS复合材料其制备方法包括步骤如下：

1）将粘均分子量为5000~700000的ABS塑料粉碎成40~80目的颗粒；

2）按重量配比称取原料；

3）在氮气氛围下，将3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至丙酮中，室温放置24~72小时，再依次加入对苯二酚、磷酸三甲酚酯及2-氰基丙烯酸甲酯，室温搅拌2~6小时，然后加入ABS颗粒，继续室温搅拌6~12小时，得可用于3D打印的ABS复合材料。

将该材料在30~50℃进行3D打印，测试成型后材料的密度、拉伸强度、弯曲模量及收缩率。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点在于：